Физические модели частиц сухого молока

Согласно физической модели (рис. 9.1) одиночная частица имеет полость (I—VII) и пронизана сетью трещин и капилляров, часть которых сообщается с внутренними полостями (I, II, V, VII).

Рис. 9.1. Физические модели одиночной (а) и агломерированной (б) частиц молока цельного:

1 — кристаллы лактозы; 2 — поверхностный свободный жир; 3 — свободный жир; 4 — защищенный жир; 5 — капилляры Допускается, что ввиду сравнительно высокой массовой доли молочного белка его мицеллы в частице контактируют друг с другом и тоже образуют пространственный каркас.

Определенная часть лактозы в частице может находиться в кристаллическом состоянии. При этом кристаллы лактозы могут располагаться как на поверхности, так и внутри частицы, а количественная массовая доля кристаллизованной лактозы оказывает непосредственное влияние на пористость частиц.

Включения молочного жира, имеющие форму, близкую к шарообразной, в основном равномерно распределены в частицах, располагаясь как на их поверхности, так и внутри, включая поверхность полостей и стенок капилляров. При этом, поскольку аморфная лактоза непроницаема для жидкостей и газов, для жирорастворителей доступен лишь жир, располагающийся на внешней поверхности частицы, включения жира, контактирующие с поверхностью, с капиллярами и трещинами, а также жир, находящийся на поверхности внутренних полостей, если эти полости сообщаются с поверхностью. Экстрагирование происходит не только через капилляры и трещины, но и через жировые шарики, контактирующие друг с другом.

Ввиду этого молочный жир в частицах сухого молока условно можно подразделить на три основные группы: поверхностный свободный жир, содержащий экстрагируемые жировые включения, располагающиеся на поверхности частиц и в приповерхностном слое; свободный жир, содержащий остальной экстрагируемый жир во внутренних областях частиц; защищенный жир, т. е. молочный жир, не экстрагируемый жирорастворителем при отсутствии механического воздействия на частицы сухого молока в ходе этого процесса.

Простейшая физическая модель агломерата, состоящего из двух первичных частиц сухого молока, схематически представлена на рис. 9.1. Частицы связаны между собой переходным мостиком, по составу не отличающимся от частиц, близких по своей физико-химической структуре частицам модели.

Удельная поверхность обычного молока цельного сухого составляет 160—240 м²‘кг^-1, а агломерированного — 140—240 м^кг-¹. Массовая доля свободного поверхностного жира колеблется от 0,5 до 20,0%. Непрерывной фазой частиц является лактоза. Размеры частиц зависят от их структуры и места накопления. Частицы циклонной фракции имеют размеры в среднем 20 мкм, камерной — 50 мкм, агломерированные — от 100 до 250 мкм и более. В продуктах содержится воздух как между частицами (порозность), так и внутри них. Массовая доля его колеблется от 10 до 60% и зависит от кратности сгущения, способа сушки. Объемная масса продуктов зависит от способа сушки и колеблется от 300 до 690 кг-м^-3. Продукты с частицами в форме агломератов характеризуются более высокими показателями скорости растворения. Увеличивается скорость растворения и с увеличением плотности и объемной массы частиц.